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ENERGÍA. ¿El 45% de la energía de EE.UU. de origen solar para el 2050?

 

Una nueva investigación muestra que colocar paneles solares en los techos de los edificios del aeropuerto australiano podría ser un paso eficiente hacia las emisiones netas cero.

Este mes, la Casa Blanca publicó un informe del Departamento de Energía de EE.UU. , Solar Futures Study, sobre cómo la energía solar podría generar hasta el 45% del suministro de electricidad de EE.UU. para 2050Hoy es menos del 4%.

La ventaja de la energía solar es que el sol brilla en todo el paísOtras tecnologías de regiones y ubicaciones específicas, para lograr tal escala, necesitarían una inversión mucho mayor en líneas de transmisión. Pero alcanzar el 45% requeriría desplegar 1.600 GW de energía solar para 2050Eso es más que el total de 1.200 GW generados por todos los tipos de fuentes en la actual red eléctrica de EE.UU. En la actualidad, la capacidad de transmisión eléctrica debería expandirse entre un 60% y un 90%, después de abordar las legalidades y la coordinación entre los estados y las empresas de servicios públicos. La mayoría de las principales empresas de energía de EE.UU. necesitarían reacondicionamiento y apoyo. Se debe utilizar el almacenamiento y la respuesta a la demanda para equilibrar las redes reconfiguradas. Debería tenerse en cuenta el peligro de una escasez de materiales para fabricar los paneles. Y, sobre todo, debe haber una voluntad política sostenida en el tiempo.

¿Por qué un enfoque tan fuerte en la energía solar? ¿No requiere un futuro con bajas emisiones de carbono muchos tipos de energía limpia?

El Estudio de Futuros Solares del Departamento de  Energía  establece tres caminos futuros para la red de EE.UU.: como siempre; descarbonización , lo que significa un cambio masivo hacia fuentes de energía bajas en carbono y libres de carbono; descarbonización con electrificación en toda la economía de actividades que ahora funcionan con combustibles fósiles.

Concluye que los dos últimos escenarios requerirían aproximadamente 1.050-1.570 gigavatios de energía solar, lo que cubriría entre el 44% y el 45% de la demanda de electricidad esperada en 2050En perspectiva, un gigavatio de capacidad de generación equivale a aproximadamente  3,1 millones de paneles solares o 364 turbinas eólicas a gran escala.

El resto provendría principalmente de una combinación de otras fuentes bajas o nulas en carbono, incluidas turbinas eólicas, nucleares, hidroeléctricas, bioenergéticas, geotérmicas y de combustión que funcionan con combustibles sintéticos sin carbono como el hidrógeno. La capacidad de almacenamiento de energía (sistemas como grandes instalaciones de baterías de alta capacidad) también se expandiría aproximadamente al mismo ritmo que la energía solar.

Una ventaja que tiene la energía solar sobre muchas otras tecnologías bajas en carbono es que la  mayor parte de los EE.UU. tiene mucho solLos recursos eólicos, hidroeléctricos y geotérmicos no están distribuidos de manera tan uniforme: hay grandes zonas donde estos recursos son escasos o inexistentes.

La mayoría de las áreas de los EE. UU. Pueden generar al menos algo de energía solar durante todo el año. Este mapa muestra la irradiancia horizontal global anual: la cantidad de luz solar que incide en una superficie horizontal en el suelo / FUENTE: NREL

Depender más de las tecnologías específicas de la región significaría desarrollarlas de forma extremadamente densa donde son más abundantes. También requeriría la construcción de más líneas de transmisión de alto voltaje para mover esa energía a largas distancias, lo que podría aumentar los costes y generar oposición por parte de los terratenientes.

¿Es factible generar el 45% de la electricidad de EE.UU. a partir de energía solar para 2050?

Técnicamente posible sí, pero no fácilRequeriría un despliegue acelerado y sostenido mucho mayor de lo que Estados Unidos ha logrado hasta ahora, incluso cuando  el coste de los paneles solares se ha reducido drásticamenteAlgunas regiones han  alcanzado esta tasa de crecimiento, aunque partiendo de puntos de partida bajos y, por lo general, no durante períodos prolongados .

El Solar Futures Study estima que producir el 45% de la electricidad del país a partir de energía solar para 2050 requeriría desplegar alrededor de 1.600 gigavatios de generación solarEso es un aumento del 1.450% de los 103 gigavatios que están  instalados en los EE.UU. en la actualidadPara tener perspectiva, actualmente hay alrededor de  1.200 gigavatios de capacidad  de generación de electricidad de todo tipo en la red eléctrica de Estados Unidos .

El informe asume que el 10% -20% de esta nueva capacidad solar se desplegaría en hogares y negociosEl resto serían despliegues a gran escala de servicios públicos, en su mayoría paneles solares, además de algunos sistemas solares térmicos a gran escala que usan espejos para reflejar el sol en una torre central.

Suponiendo que la energía solar a escala de servicios públicos requiere aproximadamente  3 Ha por megavatio, esta expansión requeriría aproximadamente de 4 millones a 4,5 millones de hectáreas. Esa es un área  aproximadamente tan grande como Massachusetts y Nueva Jersey juntas, aunque es menos del 0.5% de la masa terrestre total de EE.UU.

Vale la pena establecer metas como estas, pero es bueno volver a evaluarlas con el tiempo para asegurarse de que representen el camino más prudente .

¿Cuáles son los mayores obstáculos?

El mayor desafío es que impulsar el cambio a esta escala requiere una voluntad política sostenidaOtros problemas también podrían ralentizar el progreso, incluida la  escasez de materiales críticos de paneles solares como polisilicio,  disputas comerciales  y  recesiones económicasPero los desafíos de ingeniería se comprenden y son bastante sencillos.

El gas natural, el carbón y el petróleo proporcionaron casi el  80% de la entrada de energía primaria  a la economía de EE.UU. en 2020, incluida la generación de energía eléctrica. Reemplazar gran parte de ella con fuentes bajas en carbono también requeriría reequipar la mayoría de las principales empresas de energía de EE.UU.

Cambiar a una economía con bajas emisiones de carbono requeriría generar mucha más energía a partir de fuentes con bajas o cero emisiones de carbono y electrificar muchas actividades que ahora funcionan con combustibles fósiles / FUENTE: LLNL

Es probable que tal cambio encuentre resistencia, aunque algunas empresas de energía están comenzando a  expandirse de esa maneraLa administración de Biden planea utilizar el  Programa de Pago de Electricidad Limpia, una disposición en el  plan presupuestario de $ 3.5 billones  pendiente en el Congreso, para crear incentivos para que las empresas eléctricas  generen más energía a partir de fuentes libres de carbono.

Estudios como este informe solar también asumen que estará disponible una gran cantidad de infraestructura de apoyo que es esencial para cumplir con sus escenarios. De acuerdo al Solar Futures Study, EE.UU. tendría que expandir su capacidad de transmisión eléctrica en un 60% -90% para respaldar los niveles de despliegue solar que prevé.

La construcción de líneas de transmisión de larga distancia es muy difícil en los EE.UU., especialmente cuando se cruzan las fronteras estatales, que es  lo que requeriría un despliegue solar masivoA menos que alguna agencia, como la  Comisión Reguladora de Energía Federal, esté facultada para aprobar nuevas líneas de transmisión, este tipo de expansión podría ser casi imposible.

Una posible solución está ganando terreno: la construcción de líneas de transmisión a lo largo de los derechos de paso existentes junto a las  carreteras y líneas de ferrocarril, lo que evita la necesidad de obtener el acuerdo de numerosos propietarios privados.

La planta termosolar Ivanpah en el desierto de Mojave de California utiliza espejos para concentrar la energía del sol en tres colectores solares, que calientan el agua para hacer funcionar turbinas de vapor / FUENTE: Jon G. Fuller, VWPics / Universal Images Group a través de Getty Images

¿Cómo tendría que cambiar el sistema actual para soportar tanta energía solar?

El sistema de energía actualmente obtiene aproximadamente el 59% de su electricidad del  carbón y el gas naturalPor lo general, aunque no siempreestos recursos están  disponibles bajo pedido. Esto significa que cuando los clientes de servicios públicos demandan más energía para sus luces o acondicionadores de aire, las empresas pueden recurrir a este tipo de plantas para aumentar su producción.

Pasar a una red dominada por energías renovables requerirá que las empresas de servicios públicos y los reguladores de energía reconsideren la antigua forma de igualar la oferta y la demanda. La red del futuro necesitará niveles mucho más altos de transmisión, almacenamiento de energía y programas que alienten a los clientes a cambiar los momentos en que usan la energía a períodos en los que es más abundante y asequibleTambién requerirá una coordinación mucho mayor entre las redes eléctricas regionales, que ahora no están bien configuradas para  mover la electricidad sin problemas a largas distancias .

Todo esto es factible y será necesario si EE.UU., y la UE, optan por depender de una red eléctrica descarbonizada y con energía solar para satisfacer la demanda futura de manera rentable.

Sun Cable , una empresa establecida por algunas de las personas más ricas de Australia, tiene el plan más ambicioso. Originalmente propuesta como una planta de 10 Gigavatios cerca de Elliot, uno de los lugares más soleados de la Tierra, la visión ahora ha crecido hasta convertirse en un gigante de 17-20 GW. A modo de comparación, en 2008 solo se habían instalado 14 GW de células fotovoltaicas en la historia de la humanidad. https://youtu.be/vnhnYJ-Wav4


Fuente: Joshua Rhodes investigador asociado de la Universidad de Texas en Austin, para The Conversation

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